单板微型计算机

在一块印刷电路板插件上组装成的具有一定功能的微型计算机,简称单板机。它装有微处理器(MPU)、固化程序的只读存储器(ROM或EPROM)、读写存储器(RAM)、可编程输入输出接口适配器(PIA和ACIA)、实时时钟、定时器、总线缓冲器、波特率发生器和其他支持芯片。有的单板机还有简易输入输出设备，如小键盘、液晶显示器和微型打印机。单板机也可连接软盘驱动器、盒式磁带机或针式打印机等外部设备。单板机的各部件集中装在一块印刷电路板上，可以用最少的硬件得到较高的性能，最大限度地发挥微处理器的特点，可靠性好，灵活方便，可作为一个部件插在工业设备或仪表内。单板机一般都具有扩充能力，可组装成较大的微型计算机系统。单板机自1976年制造成功以来，就广泛用于各种工业控制领域，以实现设备或仪器的自动化和程序化。开始时主要是8位单板机,80年代后16位单板机约占一半以上。单板机种类繁多，性能各异，支持芯片多达60片，存储容量为4000～64000字节，至多可访问8个输入输出设备，有300条指令。8位单板机采用微处理器8080，M6800，Z80等芯片。16位单板机采用微处理器 8086，Z8000等芯片。

单板机的硬件主要由下列五部分组成：①微处理器及其外围电路。通常选用结构简单、接口容易、单一电源的微处理器，以减少芯片数目。由于一般微处理器能直接驱动的组件数目有限，可增加驱动电路芯片。②存储器及地址译码电路。单板机一般作为插件使用，一旦定型后，软件就固化，只需少量存储单元。因此单板机的ROM与RAM的比例,一般为8:1到4:1。通常ROM为4000～16000字节,而RAM为256～4000字节。可先采用EPROM,待软件定型后进行掩模型ROM生产。RAM容量较小，一般采用静态器件。单板机的地址译码电路要尽量简化，并有一定的扩展地址空间，可采用部分译码方案。③输入输出接口适配器及其附属电路。单板机通常备有并行的外部接口和串行的通信接口。并行接口适配器是可编程的，每一条线均可由程序定义为输入或输出，配置灵活，使用方便，可直接与外部设备相连而不必再配置逻辑电路芯片。通信接口适配器也是可编程的，配有波特率发生器和可编程的计数器／定时器芯片。④总线及总线缓冲器。单板机备有两种总线；一种是实现插件间通信的总线，称为内总线；另一种是实现单板机与外部设备或控制对象之间通信的总线，称为外总线。目前流行的内总线有四种标准:S-100总线(IEEE696标准),Multibus总线(IEEE 696.2标准),EXORciser总线和STD总线。单板机的外总线可由通用接口直接输出或缓冲输出，也可做成标准外总线。并行总线标准是IEEE 488,又称HPIB接口总线，已作为一种仪器标准广泛使用。该总线由8条双向数据线、3条字节传输控制线和5条通用控制线组成。为了把单板机与IEEE488总线直接连接,需要专门的接口器件。接口电路采用电平转换芯片。与电传机连接时则采用电流回路芯片(通常有60mA和20mA两种),通过LOOP-to-EIA转换电路芯片接到RS-232C标准接口上去。单板机的内总线和外总线都要考虑驱动能力，可配置缓冲驱动器。单板机一般采用双边出线方式；一边是内总线，与某一标准总线兼容;一边是外总线,与其他插件或控制对象相连。这样不仅布线方便，而且便于采取隔离措施。⑤监控程序及外设控制电路。单板机要有监控程序及相应的外部设备。监控程序一般固化在ROM上,并根据监控程序配置所需的外部设备和有关控制电路。单板机的软件包括有监控程序、调试程序、诊断程序、汇编程序、编译程序等。1979年英特尔公司推出直接插入扩充板,称为多模板,并采用新的总线标准InterSBX总线。单板机采用多模板结构后，可用各种新板来扩充单板机的功能，如扩充可编程I/O接口的数目和增加高速浮点运算能力等,这样单板机可扩充成多处理器系统。